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建筑结构基于性能的抗震设计方法 　　【摘要】本文阐述了基于性能的抗震设计理论的提出背景，地震设防水准，结构的性能水平及其量化指标，抗震设计的目标性能，以及常用的抗震设计方法，提出了目前基于性能的抗震设计理论研究中存在的主要问题和今后需要进一步研究的方向。 　　【关键词】基于性能的抗震设计方法；抗震研究；抗震设计方法 　　1 引言 　　基于性能的抗震设计[1-10]（Performance Based Seismic Design）思想是20世纪90年代初由美国学者提出，它是使设计出的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。投资-效益准则和建筑结构目标性能的“个性”化是基于性能的抗震设计的重要思想。基于性能的设计克服了目前抗震设计规范的局限性。在基于性能的设计中，明确规定了建筑的性能要求，而且可以用不同的方法和手段去实现这些性能要求，这样可以使新材料、新结构体系、新的设计方法等更容易得到应用。 　　2建筑结构基于性能的抗震设计理论 　　2.1基于结构性能抗震设计理论的研究内容 　　基于性能的抗震设计是以结构抗震性能分析为基础，根据建筑物的重要性和用途的不同以及业主的特殊要求确定其性能目标，依此提出不同的抗震设防水准，使设计的建筑物在未来不同的抗震等级地震作用下达到预期的抗震性能目标。除了抗震设计方法，基于性能的抗震设计理论还包括目标性能的确定，它是整个设计的基础和关键，主要包括以下三个方面： 　　（1） 地震设防水准 　　在设计基准期内，定义一组参照的地震风险和相应的设计水平，是基于性能设计理论的一个重要目标。文献[11]认为基于性能的设计理论应追求能控制结构可能发生的所有地震波谱的破坏水准，为此，需要根据不同重现期选择所有可能发生的对应于不同等级的地震动参数的波谱，这些具体的地震动参数称为地震设防水准，分为常遇、偶遇、罕遇和稀遇地震，并给出了其重现期和超越概率，表1为几种地震设防水准。 　　表1地震设防水准 　　（2） 结构的性能水平及其量化指标 　　结构的抗震性能水平表示结构在特定的某一地震水准下一种有限程度的破坏 ，包括结构和非结构构件破坏以及因它们破坏引起的后果，主要用结构易损性、结构功能性和人员安全性来表达。文献[12]提出按照不同的地震动水平将结构的性能水准分为四级，即功能完好、功能连续、控制破坏与损失、保证安全。文献[13]提出了简化的三级性能水准，即可继续使用、修复后可再使用、保证安全。 　　（3） 抗震设计的目标性能 　　结构的抗震设计的目标性能是针对某一地震设防水准而期望达到的抗震性能等级，抗震设计目标性能的建立需要综合考虑场地特征、结构功能与重要性、投资与效益、震后损失与恢复重建、潜在的历史或文化价值、社会效益及业主的承受能力等诸多因素。FEMA273规定的目标性能如表2所示。我国抗震规范的目标性能实际是：小震不坏，中震可修，大震不倒。 　　表2 FEMA273规定的目标性能 　　FEMA273的目标性能考虑了三类目标性能： 　　基本安全目标为：K+P 　　加强目标为：K+P+（A，E，I，M）或（B，F，J，N）的任意一个，O 　　有限目标为：K，P，C，D，G，H 　　2.2基于性能的抗震设计方法 　　目前基于性能的抗震设计仍延续了现行的结构设计体系，强调结构的位移性状和非线性静力分析，主要有以下三种方法。 　　（1） 位移影响系数法 　　位移影响系数法的基本原理：认为非线性SDOF体系的最大位移等于具有相同阻尼和刚度的弹性SDOF体系的最大位移乘以一个和强度折减系数R、周期 等有关的位移修正系数： 　　式中： ， 分别为非线性和线性体系的最大位移； 为位移修正系数； 为反映等效单自由度体系（SDOF）位移与建筑物顶点位移关系的修正系数； 为利用弹性位移估计弹塑性位移的修正系数； 为反映滞回环形状对最大位移反应影响的调整系数； 为反应效应对位移影响的修正系数； 为SDOF体系的等效自振周期和阻尼比对应谱加速度反应； 为结构等效自振周期。 　　（2） 直接基于位移的方法 　　国内外学者对基于位移的抗震设计理论进行了大量的研究，并提出了适用于不同类型结构的基于位移的抗震设计方法。 　　基于位移的计算方法（DCB）需要对结构的期望位移最大值进行计算，然后进行结构设计，使结构和构件的变形能力超过期望位移最大计算值。 　　基于位移限值的迭代计算方法（IDSB）与基于位移的计算方法相似，不同的是结构的位移限值是给定的，在进行结构设计时，需求对结构体系进行反复修改，直到计算分析的位移值小于位移限值，整个设计过程需要迭代计算。 　　3 目前建筑结构基于性能抗震设计方法需要解决的问题 　　3.1 抗震设防水准的完善 　　目前世界各国各种规范文件